鄂尔多斯地区采煤塌陷对风沙土壤性质的影响

论文摘要

鄂尔多斯地区是我国重要的煤炭生产基地——神东矿区所在地,该地区煤炭资源的开采对生态环境造成了极大的影响,而土壤又是生态环境中重要的组成部分,采后土壤性质的变化更是土地复垦的基础性研究工作。本文以神东矿区采煤塌陷后风沙土壤理化性质为研究对象,通过野外调查、实地实验观测和室内分析测试,对不同坡位、不同土层、不同塌陷年限和不同塌陷程度风沙土壤理化性质变化进行了较为系统的研究,并且运用主成分分析方法对采煤塌陷对风沙土壤性质影响进行了综合评价。主要研究结论如下:(1)在水平方向上,塌陷区土壤容重、田间持水量、凋萎系数、有效水最大含量、硬度和含水率均有不同程度的下降,而孔隙度、饱和导水率则有不同程度地变大,且塌陷程度越大,土壤容重、含水率和硬度越低,而孔隙度、饱和导水率则越高,同一裂缝两侧相对比较,土壤硬度塌陷侧<出露侧,而土壤含水率塌陷侧>出露侧;在垂直层次上表现出随深度的增加,孔隙度、饱和导水率有增加的趋势,而容重、田间持水量、凋萎系数、有效水最大含量、硬度和含水率有减小的态势。(2)在降雨量较小或土壤获得水分较少的情况下,对照区入渗深度大于塌陷区;当降雨量较大或获得水分较多时,对照区入渗深度小于塌陷区,且塌陷程度与水分入渗深度有较强的正相关关系;在水分补给充分的条件下,不同塌陷程度均表现为裂缝塌陷侧下渗深度大于出露侧,且随塌陷程度的增大,水分入渗深度变深。(3)对照区与塌陷区的养分含量差异不显著,但在空间分布上有所差异。塌陷后土壤中N、P、K和有机质含量在水平方向上均表现出塌陷区<对照区、坡中<丘间低地、裂缝处<未裂处和2a<1a的变化特点;在垂向上大致体现出土壤表层和心土层N、P、K有向底土层转移和聚集的趋势。而塌陷区平均PH值<对照区,且裂缝处<未裂处,坡中PH值>丘间低地,1a>2a;塌陷区PH值在表层高于对照区,在表层以下至1m处均低于对照区,氢离子有向深层流失的趋势。(4)评价结果表明:土壤物理性质随塌陷年限的延长,塌陷对其影响程度逐渐减小,且影响程度由下层向上层转移,开始塌陷时下层所受影响最大,逐渐转变为较为稳定时的下层影响变小而上层影响变大的发展规律。与物理性质相比,采煤塌陷对土壤化学性质的影响有其滞后性,且在塌陷没有稳定前,土壤养分的流失会随时间而加剧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 采煤塌陷方面的研究
• 1.2.2 土壤性质方面的研究
• 1.2.3 采煤塌陷对土壤性质影响方面的研究
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 地质地貌
• 2.3 气候
• 2.4 土壤
• 2.5 植被
• 2.6 水文
• 2.7 采煤塌陷现状
• 3 研究方法
• 3.1 实验方法
• 3.2 外业取样
• 3.3 实验指标的测定和计算
• 3.4 数据处理
• 3.5 评价方法
• 4 采煤塌陷对土壤物理性质的影响
• 4.1 塌陷后土壤容重的变化
• 4.1.1 不同土层土壤容重的变化
• 4.1.2 不同坡位土壤容重的变化
• 4.1.3 不同塌陷程度下土壤容重的变化
• 4.2 塌陷后土壤孔隙度的变化
• 4.2.1 不同土层土壤孔隙度的变化
• 4.2.2 不同坡位土壤孔隙度的变化
• 4.2.3 不同塌陷程度下土壤孔隙度的变化
• 4.3 塌陷后土壤田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量的变化
• 4.3.1 不同塌陷年限土壤田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量的变化
• 4.3.2 不同土层土壤田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量的变化
• 4.4 塌陷后土壤饱和导水率的变化
• 4.4.1 不同塌陷年限土壤饱和导水率的变化
• 4.4.2 不同土层土壤饱和导水率的变化
• 4.4.3 不同塌陷程度下土壤饱和导水率的变化
• 4.5 塌陷后土壤含水率的变化
• 4.5.1 土壤含水率月际变化
• 4.5.2 不同坡位土壤含水率的变化
• 4.5.3 不同层次土壤含水率的变化
• 4.5.4 不同塌陷程度下土壤含水率的变化
• 4.6 塌陷后土壤紧实度的变化
• 4.6.1 不同土层土壤紧实度的变化
• 4.6.2 不同塌陷程度下土壤紧实度的变化
• 4.7 塌陷后水分入渗深度的变化
• 4.7.1 水分入渗深度随降雨量的变化
• 4.7.2 不同塌陷程度下水分入渗深度的变化
• 4.8 小结
• 5 采煤塌陷对土壤化学性质的影响
• 5.1 塌陷后土壤PH 值的变化
• 5.1.1 不同土层 PH 值的变化
• 5.1.2 不同坡位土壤PH 值的变化
• 5.2 塌陷后土壤全 N 的变化
• 5.2.1 不同土层全N 的变化
• 5.2.2 不同坡位土壤全N 的变化
• 5.3 塌陷后土壤速 N 的变化
• 5.3.1 不同土层速N 的变化
• 5.3.2 不同坡位土壤速N 的变化
• 5.3.3 塌陷区速 N 含量/全 N 含量分层比值变化
• 5.4 塌陷后土壤全 P 的变化
• 5.4.1 不同土层全P 的变化
• 5.4.2 不同坡位土壤全P 的变化
• 5.5 塌陷后土壤速 P 的变化
• 5.5.1 不同土层速P 的变化
• 5.5.2 不同坡位土壤速P 的变化
• 5.5.3 塌陷区速 P 含量/全 P 含量分层比值变化
• 5.6 塌陷后土壤全 K 的变化
• 5.6.1 不同土层全K 的变化
• 5.6.2 不同坡位土壤全K 的变化
• 5.7 塌陷后土壤速 K 的变化
• 5.7.1 不同土层速K 的变化
• 5.7.2 不同坡位土壤速K 的变化
• 5.7.3 塌陷区速 K 含量/全 K 含量分层比值变化
• 5.8 塌陷后土壤有机质的变化
• 5.8.1 不同土层有机质的变化
• 5.8.2 不同坡位土壤有机质的变化
• 5.9 小结
• 6 采煤塌陷对风沙土壤性质影响的综合评价
• 6.1 评价方法
• 6.1.1 评价指标体系
• 6.1.2 评价的步骤
• 6.1.3 数据分析
• 6.2 结果分析
• 6.3 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介